ES2901060T3 - Método y aparato para liberar gas - Google Patents

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Hamish John Alexander Elmslie
Benjamin Martin King
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Abstract

Un aparato (1) para liberar un gas en un líquido alojado en un recipiente (100), comprendiendo el aparato (1): a. un conjunto de gas que incluye una fuente de gas comprimido; b. un flotador (5, 105, 205) en comunicación fluida con la fuente de gas comprimido; y c. una membrana de liberación de gas (7) en comunicación fluida con la fuente de gas comprimido y el flotador (5, 105, 205), estando la membrana de liberación de gas (7) adaptada para liberar gas en el líquido, extendiéndose o extendiéndose parcialmente la membrana de liberación de gas (7) entre el conjunto de gas y el flotador (5, 105, 205); en donde el flotador (5, 105, 205) tiene flotabilidad variable lo que hace que el flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7) asciendan y desciendan dependiendo de la flotabilidad del flotador (5, 105, 205), reduciéndose la flotabilidad del flotador (5, 105, 205) a medida que el gas se libera en el líquido.

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para liberar gas
Sector de la técnica
Esta divulgación se refiere a un aparato y método para liberar gas en un líquido.
Estado de la técnica
Para mejorar el color, sabor y sensación en boca del vino, el vino suele madurar durante un período de tiempo. Ese proceso de maduración se ha realizado tradicionalmente en el interior de barricas de roble. El roble deja entrar naturalmente pequeñas cantidades de oxígeno que desarrollan los taninos en el vino para dar como resultado un producto más sabroso. A medida que aumenta la escala de la producción de vino, los enólogos están produciendo vino en grandes depósitos de acero para permitir mayores volúmenes de producción. Sin embargo, el acero no es permeable al oxígeno, lo que inhibe la maduración del vino. En su lugar, los enólogos utilizan sistemas de microoxigenación dedicados para imitar el oxígeno impregnado en las barricas. El proceso de microoxigenación no solo mejora el sabor del color y la sensación en la boca, Puede acelerar el proceso de maduración permitiendo que los vinos se comercialicen en un período de tiempo más corto en comparación con los vinos sin tratar y los vinos envejecidos en barrica. Un gran inconveniente de los sistemas de microoxigenación conocidos es que el coste inicial y la complejidad de los sistemas son prohibitivos para muchos enólogos.
Los sistemas de microoxigenación conocidos operan típicamente a través de un método de difusión de penacho de burbujas. Ese método implica liberar pequeñas burbujas de oxígeno cerca del fondo de un tanque a través de un difusor. El vino absorbe el oxígeno a medida que sube. La eficacia de dicho método está determinada por el tamaño de las burbujas y la profundidad del tanque.
El documento US 3.664.647 desvela un aparato para introducir finas burbujas de aire en aguas residuales y aguas residuales de una planta de tratamiento de aguas residuales para efectuar la purificación biológica con tratamiento de aire. El aparato comprende un cuerpo de aireación A que normalmente tiene flotabilidad negativa en el agua y está adaptado para atrapar y hacerse flotante por aire inyectado que escapa al agua cuando el cuerpo de aireación sube en el agua. El cuerpo de aireación sube y baja en el agua periódicamente para agitar y airear el agua. El cuerpo de aireación comprende un marco rectangular 2 con un travesaño central formado por secciones de tubo de plástico 4­ 10. Asegurado y extendiéndose transversalmente a través del punto medio de la sección de tubería 10 hay un tubo hueco corto 16. Sobre el marco hay un diafragma 20 en forma de hoja de material flexible resistente al agua. El diafragma está también provisto de una serie de pequeñas aberturas de descarga de aire 24. Una manguera de aire flexible 42 está conectada al tubo de entrada de aire 16 mediante medios de conexión adecuados. El otro extremo de la manguera de aire 42 está unido a un suministro de aire.
Un objeto de al menos las realizaciones preferidas de la presente invención es proporcionar un aparato y un método para liberar gas en un líquido para mejorar las cualidades del líquido. Un objeto adicional o alternativo de al menos las realizaciones preferidas de la presente invención es al menos proporcionar al público una alternativa útil.
Objeto de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato para liberar un gas en un líquido alojado en un recipiente, comprendiendo el aparato:
a. un conjunto de gas que incluye una fuente de gas comprimido;
b. un flotador en comunicación fluida con la fuente de gas comprimido; y
c. una membrana de liberación de gas en comunicación fluida con la fuente de gas comprimido y el flotador, estando la membrana de liberación de gas adaptada para liberar gas en el líquido, extendiéndose o extendiéndose parcialmente la membrana de liberación de gas entre el conjunto de gas y el flotador;
en donde el flotador tiene flotabilidad variable lo que hace que el flotador y la membrana de liberación de gas asciendan y desciendan dependiendo de la flotabilidad del flotador, reduciéndose la flotabilidad del flotador a medida que el gas se libera en el líquido.
En una realización, la fuente de gas comprimido está adaptada para ser proporcionada fuera del recipiente, y el flotador y al menos parte de la membrana de liberación de gas están adaptados para alojarse dentro del recipiente. En una realización alternativa, la fuente de gas comprimido, el flotador y la membrana de liberación de gas son un conjunto autónomo que está adaptado para ser alojado dentro del recipiente.
En una realización, la membrana comprende un tubo flexible.
En una realización, el flotador tiene una forma que crea un efecto hidrodinámico que hace que el flotador se mueva generalmente de forma letal a medida que asciende y/o desciende.
En una realización, el flotador tiene una o más aletas que se extienden lateralmente.
En una realización, el aparato comprende además una válvula para controlar el flujo de gas desde la fuente de gas hasta el flotador y la membrana de liberación de gas.
En una realización, el gas es o comprende uno o más de oxígeno, dióxido de azufre, dióxido de carbono y/o nitrógeno, ya sea solos o en combinación.
En una realización, el gas es o comprende oxígeno.
En una realización, el gas se infunde con uno o más sabores o aromas.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para liberar un gas en un líquido que comprende:
a. proporcionar un recipiente que contiene un líquido;
b. proporcionar una fuente de gas, un flotador en comunicación fluida con la fuente de gas, y una membrana de liberación de gas en comunicación fluida con la fuente de gas y el flotador, extendiéndose o extendiéndose parcialmente la membrana de liberación de gas entre la fuente de gas y el flotador;
c. colocar el flotador y la membrana de liberación de gas en el líquido en el recipiente;
d. entregar gas en la membrana de liberación de gas y el flotador, aumentando así la flotabilidad del flotador, liberando el gas de la fuente de gas a través de la membrana de liberación de gas al líquido, reduciendo así la flotabilidad del flotador; y
e. permitir que el flotador ascienda y descienda dentro del líquido en el recipiente dependiendo de la flotabilidad relativa del flotador.
En una realización, el método comprende además controlar el flujo de gas desde la fuente de gas al flotador y la membrana de liberación de gas de tal forma que cuando la presión dentro del flotador alcance un umbral superior, el flujo de gas de la fuente de gas se reduce o se impide y cuando la presión dentro del flotador cae a un umbral más bajo, se permite que el gas fluya desde la fuente de gas hasta el flotador y la membrana de liberación de gas.
En una realización, el flujo de gas desde la fuente de gas al flotador y la membrana de liberación de gas se controla periódicamente en un ciclo en el que el gas se libera durante un primer período de tiempo y no se libera durante un segundo período de tiempo.
En una realización, el ciclo es de aproximadamente 20 minutos a aproximadamente 24 horas.
En una realización, el flotador se mueve lateralmente dentro del líquido en el recipiente a medida que asciende y desciende.
En una realización, el gas es o comprende uno o más de oxígeno, dióxido de azufre, dióxido de carbono y/o nitrógeno. En una realización, el gas es o comprende oxígeno.
En una realización, el líquido es una bebida.
En una realización, la bebida es vino.
El término 'comprendiendo', tal y como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones significa 'que consiste al menos en parte en'. Al interpretar declaraciones de la presente memoria descriptiva y de las reivindicaciones que incluyen el término 'comprendiendo', otras características además de las características precedidas por este término en cada declaración pueden estar también presentes. Los términos relacionados tales como 'comprender' y 'comprendido/a' han de interpretarse de forma similar.
Se pretende que la referencia a un intervalo de números divulgados en el presente documento (por ejemplo, 1 a 10) también incorpore referencias a todos los números racionales dentro de ese intervalo (por ejemplo, 1, 1,1,2, 3, 3,9, 4, 5, 6, 6,5, 7, 8, 9 y 10) y también cualquier intervalo de números racionales dentro de ese intervalo (por ejemplo, 2 a 8, 1,5 a 5,5 y 3,1 a 4,7) y, por lo tanto, todos los subintervalos de todos los intervalos expresamente desvelados en el presente documento se desvelan expresamente en el presente documento. Estos son solo ejemplos de lo que se pretende específicamente y todas las posibles combinaciones de valores numéricos entre el valor más bajo y el valor más alto enumerados deben considerarse expresamente indicadas en esta solicitud de forma similar.
A los expertos en la técnica a los que se refiere la invención, se les ocurrirán muchos cambios en la construcción y realizaciones y aplicaciones ampliamente diferentes de la invención sin apartarse del alcance de la invención definido en las reivindicaciones adjuntas. Las divulgaciones y las descripciones en el presente documento son meramente ilustrativas y no se pretende que sean limitantes en ningún sentido. Cuando se mencionan en el presente documento números enteros específicos que tienen equivalentes conocidos en la técnica a la que se refiere esta invención, se considera que dichos equivalentes conocidos se incorporan en el presente documento como si se configurasen individualmente.
Tal y como se usa en el presente documento, el término '(s)' después de un sustantivo significa la forma plural y/o singular de ese sustantivo.
Como se usa en el presente documento, el término "y/o" significa "y" u "o", o cuando el contexto lo permita.
La invención consiste en lo anterior y contempla también construcciones de las que solo se dan ejemplos a continuación.
Descripción de las figuras
A continuación se describe la presente invención, a modo de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista en perspectiva y en despiece de una fuente de gas comprimido, un regulador, una válvula y un alojamiento para esos componentes;
la Figura 2 es una vista en perspectiva del alojamiento que contiene la fuente de gas comprimido, el regulador y la válvula;
la Figura 3 es una vista en perspectiva de la fuente de gas comprimido, del regulador y de la válvula ensamblados entre sí;
la Figura 4 es una vista en perspectiva y en despiece de un flotador;
la Figura 5 es una vista en perspectiva del aparato con el flotador en una posición relativamente no flotante; la Figura 6 es una vista en perspectiva del aparato con el flotador en una posición relativamente flotante; la Figura 7 es una vista frontal de un flotador de realización alternativa;
la Figura 8 es una vista en perspectiva del flotador de la Figura 7;
la Figura 9 es una vista lateral del flotador de la Figura 7;
la Figura 10 es una sección transversal en perspectiva de una realización alternativa del flotador en una configuración de flotabilidad relativamente negativa;
la Figura 11 es una vista similar a la Figura 10 que muestra el flotador en una configuración de flotabilidad relativamente positiva;
la Figura 12 es una vista esquemática en perspectiva de un tanque que tiene el aparato de la Figura 5 en una posición de flotabilidad relativamente positiva;
la Figura 13 es una vista esquemática en perspectiva de un tanque que tiene el aparato de la Figura 5 en una posición de flotabilidad relativamente negativa;
la Figura 14 es una vista esquemática en perspectiva de un tanque con la membrana y el flotador en el recipiente y los otros componentes se proporcionarán fuera del tanque;
la Figura 15 muestra un sistema de control para supervisar y/o controlar el aparato;
la Figura 16 muestra un gráfico de la presión de la membrana a lo largo del tiempo;
la Figura 17 muestra un gráfico de la presión de la membrana a lo largo del tiempo;
la Figura 18 muestra una clasificación de atributos agregada que compara el Pinot Noir tratado por una realización del aparato, un sistema de microoxigenación existente y un control;
la Figura 19 muestra una clasificación de atributos agregada que compara el Merlot tratado por una realización del aparato, un sistema de microoxigenación existente y un control;
la Figura 20 muestra un gráfico de la liberación de oxígeno durante el ensayo; y
la Figura 21 muestra un gráfico de la liberación de oxígeno recogida durante el ensayo.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a las Figuras 1 a 6, 12 y 13, se muestra un aparato de la realización preferida para liberar un gas en un líquido alojado en un recipiente 100. El aparato se indica generalmente con el número de referencia 1. El recipiente 100 puede ser una tina, barrica, tanque, depósito o cualquier otro recipiente que se utilice para almacenar, añejar y/o transportar líquido. El recipiente puede ser un tanque de acero o un barrica de madera tradicional, por ejemplo, si los poros del barrica están obstruidos después de haber sido usados varias veces.
El aparato 1 comprende una fuente de gas comprimido en forma de cartucho de gas 3, un flotador 5 y un miembro de liberación de gas en forma de membrana 7. El cartucho de gas está asociado con un regulador de presión 9 y una válvula piloto 11. Junto con un tubo de retroalimentación de presión 13, la válvula 11 controla el flujo de gas desde el cartucho a través de un tubo 10 a la membrana 7. La presión a la que se abre y se cierra la válvula 11 se corresponde con la velocidad de difusión de la membrana. El regulador de presión 9, el tubo 10, la válvula piloto 11 y el tubo de retroalimentación 13 están alojados en un alojamiento 16 que tiene una tapa 15. El regulador de presión puede ser ajustable. Las características y la función del flotador 5 son similares a las de una jeringa. El émbolo puede tener un sello de membrana que tendrá poca o ninguna fricción por deslizamiento.
El flotador 5 está en comunicación fluida con el cartucho de gas 3 de modo que el gas pueda ser entregado desde el cartucho de gas 3 al flotador 5. La membrana 7 está en comunicación fluida con el cartucho de gas 3 y el flotador 5. En particular, la membrana 7 entrega gas desde el cartucho de gas 3 al flotador 5. La membrana 7 está adaptada también para liberar gas en el líquido L.
Con referencia a las Figuras 4 a 6, se muestra una primera realización del flotador. El flotador 5 tiene flotabilidad variable lo que hace que el flotador 5 ascienda y descienda en el líquido L dependiendo de la flotabilidad del flotador 5. El flotador 5 tiene un alojamiento 17 y un puerto de gas 18 en comunicación fluida con la membrana 7.
El alojamiento 17 incluye también un casquillo de extremo 19 conectado a una brida 20 del alojamiento. Dentro del alojamiento 17, se proporciona un resorte 21, un separador 23 y un émbolo 25 que tiene un eje 27. El separador 23 establece la tensión del resorte y se puede quitar y reemplazar con un separador más corto o más largo para ajustar la tensión del resorte. La tensión del resorte se corresponde con la velocidad de difusión de la membrana 7. El separador 23 y el resorte 21 se mantienen en el alojamiento 17 mediante el casquillo de extremo 19. El puerto de gas 18 está acoplado a la membrana 7 para que el gas pueda fluir entre el interior de la membrana 7 y el interior del alojamiento 17 entre el puerto 18 y el émbolo 25.
Cuando el gas se libera inicialmente en la membrana 7 y flota 5, la presión del gas será relativamente alta y actuará contra el émbolo 25 y el resorte 21 haciendo que el émbolo se mueva hacia el casquillo de extremo 19. Eso hace que el flotador 5 tenga una flotabilidad relativamente positiva y flote en el líquido L, como se muestra en la Figura 6. Con el tiempo, el gas se liberará a través de la membrana 7 y la presión en el flotador 5 descenderá. El resorte 21 hará que el émbolo 25 se aleje del casquillo de extremo 19. El flotador tendrá una flotabilidad y una caída relativamente negativas, como se muestra en la Figura 5.
Con referencia a las Figuras 7 a 9, se muestra una realización alternativa del flotador 105. El flotador de realización alternativa 105 tiene características y funciones similares al flotador mostrado y descrito en relación con las Figuras 4 a 6 y se utilizan números similares para indicar partes similares. La diferencia es que el flotador 105 tiene una forma que crea un efecto hidrodinámico que hace que el flotador 105 se mueva lateralmente a medida que asciende y/o desciende en el líquido L.
En la realización mostrada, el flotador 105 tiene una o más aletas 129 que se extienden lateralmente. En la realización preferida mostrada, el flotador tiene dos aletas 129. Las aletas 129 son sustancialmente rectangulares cuando se ven desde arriba, pero puede tener otras formas, tales como hexagonal, circular, o triangular. Las aletas 129 se extienden formando un ángulo con respecto a la longitud del alojamiento del flotador. Ese ángulo tiene un efecto hidrodinámico que hace que el flotador se mueva lateralmente a medida que asciende o desciende en el líquido L.
De forma adicional, cualquier realización descrita anteriormente puede proporcionar también movimiento lateral creando un chorro de fluido en el diseño del flotador de modo que cuando el flotador se carga con gas, el fluido se desplaza rápidamente y crea una fuerza hidrodinámica. Adicionalmente o como alternativa, el movimiento lateral puede ser proporcionado por una membrana conformada, es decir, la membrana puede tener una forma curva. En esta realización, la tapa 119 tiene también un peso que mantiene la orientación vertical del flotador 105 mientras se mueve alrededor del recipiente 100. El peso 119 está unido a una brida 120 del alojamiento 117 del flotador. Con referencia a las Figuras 10 y 11, se muestra una tercera realización de un flotador 205. El flotador 205 de la tercera realización tiene características y funciones similares al flotador de la primera realización mostrado y descrito en relación con las Figuras 4 a 6 y se utilizan números similares para indicar partes similares. Este flotador tiene un alojamiento 217, un pistón 225 y un sello 216. Una diferencia es que el sello 216 es un sello rodante que cambia de forma según se requiera cuando el pistón se mueve, en lugar de deslizarse a lo largo del alojamiento cuando el pistón se mueve. Como consecuencia, hay muy poca o ninguna fricción causada por el movimiento del pistón.
El sello rodante 216 está unido al alojamiento 217 y unido al pistón 225. A medida que el pistón 225 se mueve desde la posición que se muestra en la Figura 10, el sello rodante 216 se despliega hasta alcanzar la posición que se muestra en la Figura 11.
Se hace que la membrana 7 viaje a través del líquido L a medida que el flotador 5 viaja a través del líquido. La membrana 7 es suficientemente flexible para moverse y cambiar de forma cuando el flotador 5/105 viaja a través del líquido L. Por ejemplo, las Figuras 5 y 13 muestran la membrana 7 cayendo directamente hacia abajo del alojamiento 16 porque el flotador 5 flota negativamente. Las Figuras 6 y 12 muestran la membrana 7 que tiene una forma curva porque el flotador 5 flota positivamente y está separado del alojamiento 16.
En la realización mostrada, la membrana 7 se extiende entre el alojamiento 16 y el flotador 5. En una realización alternativa, la membrana 7 puede extenderse parcialmente entre el alojamiento 16 y el flotador 5. En esta realización alternativa, el aparato 1 puede tener un tubo de baja permeabilidad o muy baja permeabilidad que se extiende desde el alojamiento 16 hasta la membrana 7. Adicionalmente o como alternativa, el aparato puede tener un tubo no permeable que se extiende desde el flotador hasta la membrana 7.
La membrana 7 comprende un tubo de silicona que libera gas en el líquido. En realizaciones alternativas, la membrana puede estar formada por otros materiales permeables a gases. El gas puede difundirse en el líquido como burbujas o disolverse directamente en el líquido. Dos ejemplos de membranas de ejemplo adecuadas, disponibles comercialmente son:
Tygon 3350 producido por Saint-Gobain
Material: Tubería de silicona curada con platino
Longitud: 2 metros
Diámetro interior de la membrana: 3 mm
Diámetro exterior de la membrana: 6 mm
Espesor de la pared de la membrana: 1,5 mm
Versilic SPX-50 producido por Saint-Gobain
Material: tubo de silicona
Longitud: 2 metros
Diámetro interior de la membrana: 3 mm
Diámetro exterior de la membrana: 6 mm
Espesor de la pared de la membrana: 1,5 mm
Normalmente, las membranas pueden oscilar entre (pero sin limitarse a) 0,5 m y 5 m de longitud. Se apreciará que la longitud puede elegirse o determinarse por la velocidad de liberación de oxígeno requerida para el vino particular y/o el tamaño del recipiente de vino y la cantidad de vino que contiene. Ejemplos de tasas de liberación de oxígeno para variedades de vino específicas son:
Merlot = 1-5 mg/l/mes.
Pinot Noir = 1-2 mg/l/mes.
Chardonnay = 1-2 mg/l/mes.
Por ejemplo, la longitud de la membrana 7 puede ser de aproximadamente 0,6 m, 0,7 m, 0,8 m, 0,9 m, 1,0 m, 1,1 m 1,2 m, 1,3 m, 1,4 m, 1,5 m, 1,6 m, 1,7 m, 1,8 m, 1,9 m, 2,0 m, 2,1 m, 2,2m, 2,3 m, 2,4 m, 2,5 m, 2,6 m, 2,7 m, 2,8 m, 2,9 m, 3,0 m, 3,1 m, 3,2 m, 3,3 m, 3,4 m, 3,5 m, 3,6 m, 3,7 m, 3,8 m, 3,9 m, 4,0 m, 4,1 m, 4,2 m, 4,3 m, 4,4 m, 4,5 m, 4,6 m, 4,7 m, 4,8 m, 4,9 m, o 5,0 m.
La longitud de la membrana es uno de varios parámetros que se pueden ajustar para determinar la tasa de liberación de oxígeno. Otros parámetros incluyen presión, material de la membrana, espesor de la pared de la membrana, diámetro de la membrana y el vino en sí.
El gas es o comprende uno o más de oxígeno, dióxido de azufre, dióxido de carbono y/o nitrógeno, ya sea solos o en combinación. En la realización preferida, el gas es o comprende oxígeno. En algunas realizaciones, el gas se puede infundir con uno o más sabores o aromas, tales como roble.
Una ventaja de incluir gases adicionales junto con el oxígeno dentro del aparato es que el gas adicional tendrá una reacción directa dentro del vino para mejorar los sabores, el color y/o la textura o para eliminar características indeseables.
En una realización, el cartucho de gas 3, el flotador 5 y la membrana 7 son un conjunto autónomo que está adaptado para alojarse completamente dentro del recipiente 100. Es decir, no hay parte de ese conjunto fuera del recipiente 100. En las Figuras 5 y 6 se muestra esa realización. Una ventaja de esta realización es que el aparato se puede utilizar con un depósito de vino o barrica de vino convencional sin modificaciones ni equipo externo. El dispositivo requiere poca o ninguna entrada de un operador una vez introducido en un recipiente 100.
La Figura 14 muestra una realización alternativa en la que el flotador 5 y la membrana 7 se pueden proporcionar en el recipiente 100, pero los otros componentes se proporcionarán fuera del recipiente. En particular, el cartucho de gas 3, el regulador de presión 9, y la válvula 11 pueden estar fuera del recipiente 100.
Un tubo podría extenderse a través de una abertura, puerto de entrada o tapón del recipiente 100 y suministrar gas a la membrana 7 en el líquido L. En otra realización alternativa, el alojamiento podría montarse en el exterior del recipiente 100 en lugar del tapón/tapa.
Esos componentes pueden estar en un alojamiento 16. Una ventaja de esta realización es que es relativamente fácil para un operador acceder al cartucho de gas 3 para comprobar que está operando y reemplazar el cartucho de gas 3.
Los diversos componentes del aparato que entran en contacto con el líquido son materiales de calidad alimentaria. Por ejemplo, la membrana está formada por un silicio de calidad alimentaria, el alojamiento, el alojamiento del flotador y el casquillo de extremo están formados cada uno de un material plástico de calidad alimentaria. La válvula está formada por latón y acero inoxidable y el cartucho está formado por acero.
A continuación se describirá un método para liberar un gas en un líquido. El método comprende colocar el flotador y el alojamiento que contiene el cartucho de gas y la válvula 11 en el líquido del recipiente 100.
Durante su uso, el gas se libera en la membrana 7 desde el cartucho de gas 3 a través de la válvula 11. La presión del gas actúa contra el émbolo 27 en el flotador 5 haciendo que el émbolo se mueva hacia arriba y el flotador se vuelva flotante y flote hacia arriba. La presión en la membrana 7 y el flotador 5 retroalimenta a la válvula 11 haciendo que se cierre. El gas se difunde a través de la membrana 7 hacia el líquido. La presión en el flotador 5 disminuye a una presión intermedia y el flotador 5 se vuelve flotante negativamente y se hunde. El gas continúa difundiéndose en el líquido desde la membrana 7. En un umbral de baja presión, la válvula 11 se abre y el ciclo comienza de nuevo.
La Figura 15 muestra un sistema de control para supervisar y/o controlar una realización alternativa del aparato. El sistema de control de esta realización alternativa opera para proporcionar gas desde el cartucho de gas al flotador y la membrana accionando una válvula solenoide basada en la retroalimentación de una pluralidad de sensores. Se apreciará que la Figura 15 es una forma posible de controlar la presión. También son posibles otros métodos. La Figura 15 muestra un sensor de presión 13 entre el tanque de oxígeno 3 y un regulador de presión 9. Otro sensor de presión 33 está ubicado en el flotador, o puede ubicarse para medir la presión en la membrana. Un sensor de temperatura 35 mide la temperatura del vino en el tanque. Un sensor de temperatura ambiente 37 mide la temperatura ambiente. El sistema realiza el acondicionamiento de la señal 39 basándose en los datos recibidos del sensor de temperatura ambiente, los sensores de presión y el sensor de temperatura del tanque. Después, los datos se envían a un microcontrolador, que enviará una señal a un controlador de válvula para operar la válvula solenoide. Cuando la presión del gas en el flotador alcanza el umbral de baja presión, el sistema de control operará la válvula solenoide. El sistema puede tener un umbral de baja presión y un umbral de alta presión. Como alternativa, el sistema puede operar en bandas de umbrales de presión.
Las Figuras 16 y 17 muestran gráficos de la presión en la membrana del flotador a lo largo del tiempo en el que el sistema opera en bandas de presión. Cada gráfico muestra que la presión de la membrana alterna entre dos bandas de presión y dentro de cada banda de presión: una banda tiene una presión relativamente más alta y corresponde a que el flotador se coloca relativamente alto en el tanque de vino. Dentro de la banda de presión, los gráficos muestran que la presión cambia con el tiempo y alterna entre aproximadamente 1,6 bar y aproximadamente 1,7 bar.
La otra banda tiene una presión relativamente más baja y corresponde a que el flotador esté posicionado relativamente bajo en el tanque de vino. Por ejemplo, el flotador puede colocarse en o cerca del medio del tanque, o en o cerca del fondo del tanque. Dentro de la banda de presión, los gráficos muestran que la presión cambia con el tiempo y alterna entre aproximadamente 1,3 bar y aproximadamente 1,4 bar.
El flotador se mueve cuando la presión cambia entre las dos bandas al pasar por un punto de flotabilidad neutral, que, en el caso de las Figuras 16 & 17 es a 1,5 bar. Adicionalmente, la posición del flotador cuando flota negativamente (o en la banda de presión más baja) vendrá dictada por la longitud de la membrana. Cuando el flotador está flotando positivamente (o en la banda de presión superior), el flotador permanecerá en la superficie del líquido.
La presión de flotación neutra se puede determinar de la siguiente forma:
1. Permitir que la presión de flotación baje a cero (o hacerlo antes de que se haya puesto oxígeno en la membrana).
2. Aumentar lentamente la presión en la membrana en, digamos, incrementos de 0,05 bar cada 30 segundos.
3. Supervisar la presión en la membrana de forma continua.
4. A medida que la presión alcanza el punto de flotabilidad neutral y lo supera, se puede detectar un cambio de presión en la membrana que refleja el cambio de presión hidrostática debido a que el flotador se eleva en el líquido y, por lo tanto, tiene una disminución de la presión hidrostática.
El alojamiento 16 puede flotar en el líquido L o moverse hacia abajo hacia el fondo del recipiente 100. El alojamiento puede inclinarse, flotar o moverse hacia abajo dependiendo de la cantidad de oxígeno restante en el cartucho 3. Además de la membrana 7 y el flotador 5 en movimiento, el alojamiento 16 puede moverse también.
Mover la membrana 7 permite una mejor distribución general del oxígeno en todo el tanque de líquido L. Al mover la membrana 7 periódicamente, una mayor proporción del líquido se acerca mucho a la membrana 7 en comparación con una membrana que es estacionaria o relativamente estacionaria. Como resultado, el flotador activo proporciona un tratamiento de microoxigenación más eficaz en comparación con una membrana estacionaria o relativamente estacionaria.
Al mover el flotador activo a través del líquido L, se evita una acumulación de oxígeno alrededor del exterior de la membrana 7, o al menos se inhibe sustancialmente, o al menos se reduce en comparación con una membrana relativamente estacionaria. El proceso de introducir el oxígeno en el líquido a través de una membrana es impulsado por el diferencial de concentración. Si el líquido alrededor de la membrana 7 se satura demasiado de oxígeno, la velocidad de liberación de oxígeno a través de la membrana 7 puede ralentizarse o incluso detenerse por completo. Mover periódicamente la membrana 7 evita, o al menos inhibe sustancialmente, la saturación de oxígeno. Cuando el aparato tiene el flotador 105 mostrado y descrito en relación con las Figuras 7 a 9, el flotador se mueve lateralmente dentro del líquido en el recipiente a medida que asciende y desciende.
En una realización, el flujo de gas se controla periódicamente en un ciclo en el que el gas se libera durante un primer período de tiempo y no se libera durante un segundo período de tiempo.
El método se lleva a cabo preferiblemente durante varios ciclos y esos ciclos se repiten durante un mínimo de un mes. El ciclo puede durar entre aproximadamente 20 minutos y aproximadamente 24 horas. La velocidad de liberación de oxígeno puede controlarse para tener diferentes cantidades de oxígeno por litro a lo largo del tiempo. Un ejemplo es:
5 mg de oxígeno por litro durante el primer mes.
3 mg de oxígeno por litro durante el segundo mes.
1 mg de oxígeno por litro durante el tercer mes.
En algunas realizaciones, el método puede incluir la aplicación de 1 mg de oxígeno por litro de vino para "abrir" el vino antes de la entrega. También es posible aplicar oxígeno usando el aparato y el método descritos aquí durante el transporte del vino.
Los parámetros de operación se ajustarán en función del tipo de líquido que se esté tratando. El aparato y el método pueden utilizarse para añejar ron, cerveza, vinagre, Jerez, whisky o brandy.
Resultados experimentales
El uso del aparato y método de realización preferidos descritos anteriormente ha dado los siguientes resultados iniciales:
Merlot
Tipo de membrana: Tygon 3350
Longitud de la membrana: 2 m
Presión media de la membrana: 1,45 bar
Tiempo medio del ciclo de la membrana: 55 minutos
Tasa de liberación de oxígeno: 15,45 gramos por mes
Volumen de vino: 11.000 litros
Pinot Noir
Tipo de membrana: Tygon 3350
Longitud de la membrana: 1 m
Presión media de la membrana: 1,25 bar
Tiempo medio del ciclo de la membrana: 55 minutos
Tasa de liberación de oxígeno: 7,18 gramos por mes
Volumen de vino: 11.000 litros
Se realizaron pruebas comparativas con vino tratado utilizando el aparato de la realización preferido y el mismo vino que no tuvo tratamiento con oxígeno. El vino tratado mostró diferencias de sabor en comparación con el vino sin tratar, indicativo de oxigenación y crianza del vino tratado.
Antecedentes del ensayo
Se llevó a cabo un ensayo más detallado para probar la idoneidad y el rendimiento de una realización del aparato para liberar un gas en un líquido. El ensayo se diseñó para evaluar y comparar una realización del aparato con un sistema de microoxigenación existente y un control. El control fue vino sin ningún sistema de microoxigenación. El ensayo se llevó a cabo en seis depósitos y dos variedades de vino. Se replicaron los factores ambientales y el tiempo dedicado a la elaboración del vino. Por ejemplo, todos los tanques estuvieron expuestos al oxígeno externo durante la misma cantidad de tiempo.
Los vinos fueron supervisados activamente a lo largo del ensayo y el vino resultante fue evaluado por un laboratorio independiente a intervalos regulares durante toda la prueba.
Configuración de tanques
Se incluyeron seis tanques en la prueba, cada tanque tenía las siguientes dimensiones:
■ Altura: 2,5 m
■ Diámetro: 2,35 m
■ Capacidad: 11.000
Tasa de oxígeno del tratamiento por tipo de vino en tanque
Tanque 1: Pinot Noir con una realización del aparato durante dos meses con una tasa de liberación de 1 mg de oxígeno por litro por mes
Tanque 2: Pinot Noir con el aparato de la competencia durante dos meses con una tasa de liberación de 1 mg de oxígeno por litro por mes
Tanque 3: Control de Pinot Noir durante dos meses con una tasa de liberación de 0 mg de oxígeno por litro por mes
Tanque 4: Merlot con una realización del aparato durante 1 mes con una tasa de liberación de 2 mg de oxígeno por litro por mes, 1 mes con una tasa de liberación de 1 mg de oxígeno por litro por mes
Tanque 5: Merlot con el aparato de la competencia durante 1 mes con una tasa de liberación de 2 mg, 1 mes con una tasa de liberación de 1 mg de oxígeno por litro por mes
Tanque 6: Control de Merlot durante dos meses a 0 mg de oxígeno por litro por mes
Objetivos del enólogo
Los objetivos y características de cada vino se determinaron antes del inicio de los ensayos. El Pinot Noir necesitaba "construir cuerpo y suavizar los taninos para dar más profundidad y plenitud al vino". El Merlot necesitaba "refinar y suavizar los taninos para aportar profundidad en el paladar y menos sequedad en el final". Estos objetivos de desarrollo determinaron las tasas de flujo de oxígeno requeridas para cada variedad como se ha descrito anteriormente en relación con la tasa de oxígeno del tratamiento por tipo de vino en tanque.
Supervisión del ensayo: Catas a ciegas
Para evaluar el progreso con respecto a los objetivos de desarrollo, los enólogos llevaron a cabo catas a ciegas sistemáticas de cada vino a intervalos quincenales. Cada muestra se evaluó en su sabor y desarrollo, observando sus atributos individuales y comparándolos con las otras muestras ciegas dentro de su variedad.
Análisis de laboratorio independiente
Se tomaron muestras de cada uno de los vinos y se enviaron a un laboratorio independiente especializado en análisis de vinos donde se realizó un panel de vinos Básico antes y después del ensayo en cada muestra. Este análisis de panel consistió en medir el pH, Acidez titulable (TA), SO2 Libre y Total, Alcohol, Ácido acético, Glucosa/Fructosa, Ácido málico del vino. El laboratorio realizó también pruebas y análisis quincenales en toda la gama de muestras. Además de esto, los enólogos realizaron también el análisis químicos de los vinos, evaluando los cambios en el pH, SO2 Libre y Total, TA, acidez volátil así como medición de la temperatura, oxígeno disuelto, matiz, densidad y turbidez en el transcurso del ensayo.
Supervisión en remoto y en tiempo real
El aparato se puede utilizar con supervisión en tiempo real de cada unidad. La supervisión permite supervisar el desempeño, así como ajustes remotos para liberar las tasas de oxígeno. Esta supervisión proporcionó información valiosa con respecto al caudal, presión, oscilaciones del flotador, niveles de oxígeno y temperatura. Se utilizó la supervisión en tiempo real durante los ensayos y los datos se informaron automáticamente cada 5 minutos durante las diez semanas de prueba, lo que proporcionó un conjunto de datos sólido.
Al concluir los ensayos, un panel de enólogos realizó una prueba de cata a ciegas para evaluar si los diferentes tratamientos eran fácilmente distinguibles entre sí y para evaluar los atributos individuales de cada vino. El panel recibió muestras ciegas con el objetivo de establecer el perfil de sabor en los 6 tanques, clasificar cómo se comportó el aparato de la realización preferida en relación con el vino tratado por la competencia y el vino de control.
La Figura 18 muestra una clasificación de atributos agregados que compara el Pinot Noir tratado por una realización del aparato (indicado por el símbolo del triángulo), el sistema de microoxigenación existente (indicado por el símbolo del cuadrado) y el control (indicado por el símbolo del círculo).
La Figura 19 muestra una clasificación de atributos agregada que compara el Merlot tratado por una realización del aparato (indicado por el símbolo de triángulo), el sistema de microoxigenación existente (indicado por el símbolo del cuadrado) y el control (indicado por el símbolo del círculo).
Tal y como puede verse en las figuras 18 y 19, la clasificación de atributos del panel de cata agregado mostró que el vino tratado por una realización del aparato se clasificó igual o por encima del vino tratado por el sistema de microoxigenación existente y el vino de control en cada uno de los diez atributos diferentes.
Notas de la cata
Las notas de la cata tomadas a lo largo del ensayo mostraron también que las muestras de vino tratadas con el aparato de la realización preferida demostraron ser la muestra más favorable dentro de cada variedad de vino en cada punto de muestra.
"Olfato complejo con frutos rojos y atributos sabrosos. Más profundidad en boca que D (Control) y más complejidad que E (Competencia). Estructura ligeramente más integrada en el flujo general de vino que E (Competencia).
"Aromas dulces de mora con un toque especiado. Riqueza y profundidad a la entrada, buena complejidad, conduce a taninos granulosos y baja astringencia. El más suave y equilibrado de estos tres vinos".
El más elevado de las tres copas con frutos dulces tostados oscuros con una nota salada compleja. Buena profundidad en la punta que es bien sostenida a través del paladar a pesar de los taninos de estructura masticables. Sin amargura al final. En general, un buen equilibrio entre profundidad y estructura".
Análisis de datos remotos
El conjunto de datos generado por el aparato de la realización preferida mostró también que las tasas de oxígeno suministradas por ambas unidades del aparato de la realización preferida se mantuvieron dentro de los objetivos predeterminados, entregando 13,04 y 6,66 gramos por mes para las Unidades 1 (Merlot) y 3 (Pinot Noir) respectivamente. Los datos, cuando se graficaron, mostraron un flujo uniforme y constante de oxígeno. Esto es consistente con los comentarios recibidos de los enólogos que siguieron el desarrollo del vino a medida que se introdujo el oxígeno. También fue alentador ver el rendimiento confiable del flotador activo que osciló cada 30 minutos a lo largo de la tina de vino durante toda la prueba.
Análisis de laboratorio independiente
Se realizó una prueba de panel básica independiente. Los resultados del análisis no muestran variaciones notables entre las tres muestras de cada variedad desde la perspectiva del análisis químico. Esto demuestra que el aparato de la realización preferida mejora eficazmente el vino sin tener ningún impacto químico sobre el vino.
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Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (1) para liberar un gas en un líquido alojado en un recipiente (100), comprendiendo el aparato (1):
a. un conjunto de gas que incluye una fuente de gas comprimido;
b. un flotador (5, 105, 205) en comunicación fluida con la fuente de gas comprimido; y
c. una membrana de liberación de gas (7) en comunicación fluida con la fuente de gas comprimido y el flotador (5, 105, 205), estando la membrana de liberación de gas (7) adaptada para liberar gas en el líquido, extendiéndose o extendiéndose parcialmente la membrana de liberación de gas (7) entre el conjunto de gas y el flotador (5, 105, 205);
en donde el flotador (5, 105, 205) tiene flotabilidad variable lo que hace que el flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7) asciendan y desciendan dependiendo de la flotabilidad del flotador (5, 105, 205), reduciéndose la flotabilidad del flotador (5, 105, 205) a medida que el gas se libera en el líquido.
2. El aparato de la reivindicación 1, en donde la fuente de gas comprimido está adaptada para ser proporcionada fuera del recipiente (100), y el flotador (5, 105, 205) y al menos parte de la membrana de liberación de gas (7) están adaptados para alojarse dentro del recipiente (100).
3. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la membrana de liberación de gas (7) comprende un tubo flexible.
4. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el flotador (105) tiene una forma que crea un efecto hidrodinámico que hace que el flotador (105) se mueva generalmente de forma letal a medida que asciende y/o desciende, en donde preferiblemente el flotador (105) tiene una o más aletas que se extienden lateralmente (129).
5. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una válvula (11) para controlar el flujo de gas desde la fuente de gas hasta el flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7).
6. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el gas es o comprende uno o más de oxígeno, dióxido de azufre, dióxido de carbono y/o nitrógeno, o bien solos o en combinación, en donde preferiblemente el gas se infunde con uno o más sabores o aromas.
7. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el gas es o comprende oxígeno.
8. Un método para liberar un gas en un líquido que comprende:
a. proporcionar un recipiente (100) que contiene un líquido;
b. proporcionar una fuente de gas, un flotador (5, 105, 205) en comunicación fluida con la fuente de gas, y una membrana de liberación de gas (7) en comunicación fluida con la fuente de gas y el flotador (5, 105, 205); extendiéndose o extendiéndose parcialmente la membrana de liberación de gas (7) entre la fuente de gas y el flotador (5, 105, 205);
c. colocar el flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7) en el líquido del recipiente (100); d. entregar gas en la membrana de liberación de gas (7) y el flotador (5, 105, 205) aumentando así la flotabilidad del flotador (5, 105, 205), liberando el gas de la fuente de gas a través de la membrana de liberación de gas (7) al líquido, reduciendo así la flotabilidad del flotador (5, 105, 205); y
e. permitir que el flotador (5, 105, 205) ascienda y descienda dentro del líquido en el recipiente (100) dependiendo de la flotabilidad relativa del flotador (5, 105, 205).
9. El método de la reivindicación 8, comprendiendo además controlar el flujo de gas desde la fuente de gas al flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7) de tal forma que cuando la presión dentro del flotador (5, 105, 205) alcance un umbral superior, el flujo de gas de la fuente de gas se reduce o se impide y cuando la presión dentro del flotador cae a un umbral más bajo, se permite que el gas fluya desde la fuente de gas hasta el flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7).
10. El método de la reivindicación 8 o 9, en donde el flujo de gas desde la fuente de gas al flotador (5, 105, 205) y la membrana de liberación de gas (7) se controla periódicamente en un ciclo en el que el gas se libera durante un primer período de tiempo y no se libera durante un segundo período de tiempo, en donde preferiblemente el ciclo es de aproximadamente 20 minutos a aproximadamente 24 horas.
11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el flotador (105) se mueve lateralmente dentro del líquido en el recipiente (100) a medida que asciende y desciende.
12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde el gas es o comprende uno o más de oxígeno, dióxido de azufre, dióxido de carbono y/o nitrógeno.
13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde el gas es o comprende oxígeno.
14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en donde el líquido es una bebida, en donde preferiblemente la bebida es vino.
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